Корпорация Microsoft объявила о создании первого в мире квантового чипа Majorana 1, основанного на новой архитектуре Topological Core. Этот чип использует передовой материал – топокондуктор, позволяющий наблюдать и контролировать частицы Майораны, что обеспечивает более надежные и масштабируемые кубиты – ключевые элементы квантовых вычислений. Компания ожидает, что благодаря этому прорыву квантовые компьютеры смогут решать реальные промышленные задачи уже в ближайшие годы, а не десятилетия.
Подход Microsoft напоминает историческое развитие полупроводников, которые сделали возможными современные компьютеры и смартфоны. Новый материал открывает путь к созданию квантовых систем с миллионом кубитов, способных справляться с самыми сложными вычислительными задачами, например, разложением микропластика на безопасные компоненты или разработкой самовосстанавливающихся материалов для строительства, производства и медицины.
Majorana 1 разработан с учетом потребностей масштабирования: на одном чипе можно разместить до миллиона кубитов, что является критическим порогом для создания действительно полезных квантовых вычислительных систем. В отличие от существующих технологий, новый подход Microsoft позволяет значительно повысить стабильность работы за счет встроенной защиты от ошибок на уровне аппаратного обеспечения.
Топокондуктор представляет собой новый класс материалов, способных формировать топологическое состояние, отличное от твердых, жидких или газообразных веществ. Это позволяет создавать более стабильные, компактные и управляемые цифровыми методами кубиты. Недавно опубликованная статья в журнале Nature подтверждает, что исследователи Microsoft смогли не только создать топологические кубиты, но и точно измерить их свойства, что является ключевым этапом на пути к практическому квантовому вычислению.
Microsoft долгое время инвестировала в разработку топологических кубитов, несмотря на высокие научные и технические риски. Сегодня компания уже разместила восемь топологических кубитов на чипе, который может масштабироваться до миллиона. Этот успех позволил Microsoft войти в финальную стадию программы DARPA US2QC (Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing), направленной на создание первого в мире устойчивого квантового компьютера с коммерческой ценностью.
Маттиас Тройер, технический сотрудник Microsoft, подчеркивает, что новые методы позволят качественно улучшить способность кубитов справляться с внешними возмущениями. Благодаря способности моделировать химические реакции и молекулярные взаимодействия с невероятной точностью, квантовые компьютеры с миллионом кубитов смогут решать задачи, недоступные классическим вычислительным системам.
Архитектура Microsoft основана на алюминиевых нанопроводах, объединенных в форму буквы H, каждая из которых содержит четыре управляемых частицы Майораны и формирует один кубит. Эти структуры могут соединяться между собой, обеспечивая простоту масштабирования. Новая технология уже готова к дальнейшей инженерной проработке и оптимизации, а с развитием квантовых вычислений она сможет ускорить собственное совершенствование, моделируя и прогнозируя еще более совершенные материалы для будущих квантовых компьютеров.
Создание Majorana 1 и использование топокондукторов открывают перед Microsoft и всей отраслью квантовых технологий новые перспективы. Хотя впереди еще предстоит проделать значительный объем инженерных работ, достигнутые научные открытия уже закладывают фундамент для квантовых систем, способных решать реальные задачи.